[发明专利]同时提高小球藻中叶绿素和蛋白质含量的高密度培养方法

说明书

技术领域

本发明涉及小球藻培养方法，属于微藻生物技术领域，特别涉及一种同时提高小球藻中叶绿素和蛋白质含量的诱导高密度培养方法。

背景技术

小球藻是小球藻属的单细胞绿藻，小球藻生长速度快，蛋白质含量高，氨基酸组分齐全，能提供人和动物生长所需的必需氨基酸，经大规模培养用作健康食品或水产养殖饵料。小球藻作为一种新型蛋白资源，在毒性检测和动物实验中尚未发现任何不良反应。小球藻中含有色素、矿物质、维他命和微量元素，是一种与传统蛋白质资源品质相当甚至优于传统蛋白质资源的高价值蛋白质资源。微藻蛋白质的含量是微藻营养价值的主要决定因素(Pauline Spolaore,Claire Joannis-Cassan,Elie Duran et al.Commercial applications of microalgae[J].Journal of Bioscience and Bioengineering,2006,101(2):87-96)。在各个种类微藻中，小球藻其叶绿素含量高，能作为天然色素添加剂应用于食品加工行业。并且有研究表明，叶绿素具有抗胃溃疡活性、抗过敏活性、抗脑血管疾病活性等药学效应，能用作药用原料(Nakanishi Koichi.Chlorophyll rich and salt resistant Chlorella.European Patent 1142985[P]2001,10,10)，叶绿素还能作为色素原料应用于化妆品行业。

小球藻的大规模生产大都采用光合自养方式，主要有开放式水池培养和管道式生物反应器两种系统。开放式水池培养具有设备简单，生产投入资金低等优势，但是由于光照、温度、pH等生长条件不可控，容易受外来生物及杂藻的污染，导致生物量浓度低，加大了采收难度并提高了采收成本。管道式生物反应器虽然提高了小球藻的受光效率并能有效控制小球藻的生长条件，但是设备投资成本高，最大的生物量浓度依然偏低。

目前，异养培养的小球藻存在蛋白质和叶绿素含量低、油脂含量高的特点，不适宜用于健康食品或水产养殖。当前，研究者热衷于利用异养培养提高小球藻油脂含量来生产油脂制备生物柴油或者利用异养培养生产类胡萝卜素及其衍生物。而对于如何改善异养生产的小球藻的细胞组分以使其具备高细胞密度、高蛋白质含量和高叶绿素含量的生产优势，还未见相关报道。

发明内容

本发明为弥补现有技术的不足，提供一种同时提高小球藻中蛋白质和叶绿素含量的小球藻高密度培养方法。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：一种同时提高小球藻中叶绿素和蛋白质含量的高密度培养方法，包括如下步骤，

(1)将活化后的小球藻进行连续光照培养，使其处于对数生长期；

(2)将步骤(1)中处于对数生长期的小球藻培养液作为种子液，将其接入异养发酵容器中在黑暗条件下进行异养培养(种子液具体可以按照8％～40％的体积接种量进行接种)，培养温度为28～35℃，培养时间为3～5天，异养发酵容器中所用培养基其碳氮比为28.4～113.4。

(3)将经过步骤(2)培养获得的小球藻培养液稀释至小球藻细胞密度高达10～20 g/L，向小球藻培养液中加入氮源，使小球藻培养液中含有14.7～88.2 mmol/L的氮元素，再对小球藻进行光诱导培养，培养温度为28～35℃，培养时间为1～3天。对步骤(2)培养获得的小球藻培养液进行稀释具体可以用Basal培养基来稀释。

步骤(3)中，向小球藻培养液中加入氮源，使小球藻培养液中含有14.7～88.2 mmol/L的氮元素，在此范围内有利于在短时间内实现蛋白质和叶绿素最大速度的积累，小球藻的蛋白质含量和叶绿素含量分别可在较短时间内达到30％以上、及1.5％以上的水平，达到光自养细胞状态下蛋白质和叶绿素的自然含量。较为优选的，步骤(3)中，向小球藻培养液中加入氮源，使小球藻培养液中含有44.1～88.2 mmol/L的氮元素，在优选条件下，小球藻的蛋白质含量和叶绿素含量分别可在较短时间内提高到53％以上、及3％以上的水平。